大型无旁路系统汽轮机启动过程控制策略

　　一、引言

　　就提高大型发电机组的启动与并网速度而言，中压缸启动被认为是较安全的快速启动方式。然而，该启动方式必须配备汽轮机旁路系统，且启动带负荷后切缸较为复杂，必须谨慎解决同旁路控制相互协调的难题。对于无旁路系统的大型汽轮发电机组，仅能采用高压缸启动方式。然而，高压缸启动过程常常会出现高压缸排汽温度水平较低以及再热蒸汽过热度低，从而导致中、低压转子叶片易于发生湿蒸汽的水冲蚀。蒸汽温度水平低可能致使中压转子温度越过金属脆性转变温度时对应的转速接近最高转速3000r/min，最终使得机组启动过程转动部件在机械性能方面面临严峻的考验。另外，偏低的蒸汽温度使得汽轮机缸体与转子的温升速率偏低，汽轮机通流部分金属膨胀迟缓，极大制约了机组的启动速度。在机组寿命管理限制条件许可下，如何提高机组的启动、并网速度是该类型机组启动过程亚待解决的一个难题。为此，有必要寻求一种实用的汽轮机高压缸启动方式，并将该启动方案的控制策略融于现有机组DEH控制系统中，以完成相应的启动过程的自动控制功能。

　　本文针对某大型汽轮发电机组的启动过程，研究出了一种带有中压缸进汽压力限制的启动方案及其对应控制策略，并在DEH系统中组态相应的控制策略，通过在工程实际应用过程中不断进行控制回路的优化与完善，最终实现了预想的启动过程，并获得了非常满意的控制回路调节品质。

　　二、中压限制及启动控制策略

　　2.1中压限制的启动方案

　　启动暖机过程一方面利用蒸汽的热能转化为机械能驱动转子，另一方面则利用蒸汽的热能来加热缸体及转子的金属。两项能量是彼消此长的关系，因此可以通过减少单位质量蒸汽在高压缸中的做功能耗，提高通流部分流动蒸汽的热量水平，从而加快机组通流部分金属的加热与膨胀速率，改善中、低压部分工作条件。图1为蒸汽在汽轮机高压缸通流部分的膨胀做功过程烩嫡图，对图1进行分析后可得出其内在机理."

　　在图1中，锅炉产生的新蒸汽(其参数对应0点)，在汽轮机内按照曲线01膨胀至状态点1。如果通过提高高压缸排汽压力(即提升中压缸的进汽压力)，相应高压缸排汽压力由P1升至P2，对应的高压缸排汽温度从Tl提高至T2，从而使整个高压缸的温度平均水平抬高，有利于高压缸与转子的均匀快速加热。与此同时，经过再热器加热后的再热蒸汽温度也得到相应的提高，相应的蒸汽过热度也得到了提高，有效防止了启动过程蒸汽过热度不足导致叶片湿蒸汽的过度冲蚀，并且有利于中、低压转子与缸体金属的快速加热膨胀。但是机组的再热汽压力也不能无限制抬高，需考虑到启动过程的新蒸汽参数水平、高压缸排汽温度上限及蒸汽实际的做功能力。